1∶1數(shù)字化環(huán)境下課堂教學互動的研究與實踐

王春艷

摘要：移動通信技術的發(fā)展和以智能手機為代表的自帶設備的普及為1∶1數(shù)字化學習的有效開展提供了有力的技術支撐，本文從四川大學手機互動系統(tǒng)的建設和應用出發(fā)，介紹手機互動APP“愛課堂”的系統(tǒng)組成和功能特征，并闡述了1∶1數(shù)學化環(huán)境下課堂教學互動的普遍應用模式和典型應用案例。

關鍵詞：1∶1數(shù)字化學習；自帶設備；手機互動系統(tǒng)

中圖分類號：G434 文獻標識碼：A 論文編號：1674-2117（2019）07-0098-04

兩個概念

第一個概念：1∶1數(shù)字化學習

21世紀，隨著數(shù)字化學習內(nèi)涵和實踐的極大豐富和發(fā)展，一個具有跨時代意義的新概念被提了出來，即1∶1數(shù)字化學習。[1]概念的首次提出是在2002年IEEE關于無線和移動技術在教育領域的應用國際研討會上?！?∶1”是指讓每位學生擁有一套數(shù)字化設備，并享受這個設備提供的各種平臺和資源，從而在教師指導下進行有效學習的理念、技術和方法。簡單地說，即每一位教師和學生都擁有一部自己的、可移動的手機，通過無線聯(lián)網(wǎng)的信息與交流技術設備來進行教與學的活動。

第二個概念：BYOD（Bring You Own Device）自帶設備

學校情境中的BYOD就是讓學生自帶設備進入學校，并用這些自帶設備參與課堂學習。自帶設備包括智能手機、平板電腦和筆記本電腦等，而使用頻率最高最方便的是智能手機。

上海師范大學黎加厚教授與中山大學王竹立教授在2015年曾有過一場關于學生自帶設備進課堂的討論，在這次討論中，黎加厚教授指出：“事實上，國際教育界早就提出鼓勵學生自帶設備（BYOD）進課堂。最近剛從新加坡參加國際會議回國的焦建利教授在博客中寫到：‘基于移動終端的一對一數(shù)字化學習研究與實踐是全球熱點，在未來一段時間之內(nèi)，這個趨勢將日趨鮮明。”[2]

從2002年1∶1數(shù)字化學習概念被提出，直到近幾年智能手機等自帶設備走進課堂，才真正為1∶1數(shù)字化學習的有效開展提供了有力的技術支撐。智能手機所構(gòu)建的1∶1數(shù)字化學習環(huán)境充分發(fā)揮了1∶1數(shù)字化學習的最基本、最核心的特征：個性化學習和移動學習。

“愛課堂”手機互動系統(tǒng)

2011年，為推動“探究式-小班化”課堂教學改革，增強課堂互動，四川大學引入課堂表決器Clicker，有效支持教師在班級規(guī)模較大的課堂調(diào)動全體學生參與，適時掌握所有學生學習效果。2016年，隨著移動通信技術的發(fā)展和以智能手機為代表的自帶設備的普及，學校將利用手機APP構(gòu)建1∶1數(shù)字化教學環(huán)境作為探索課堂互動教學的新舉措，與相關機構(gòu)合作開發(fā)“愛課堂”手機互動系統(tǒng)。

1.設計靈感

在多年應用Clicker的過程中，筆者感受到Clicker最核心的問題在于其是非智能的，既不能接收到教師下發(fā)的資料，又無法保存上課的所有痕跡，Clicker所實現(xiàn)的互動并非真正意義上的“雙向”互動。使用過程中存在以下問題：①完全依賴PPT，課前教師需要做大量的準備工作，增加工作負擔；②實名簽到功能不夠人性化，學生簽到時每次都需要輸入簽到碼，而且錯過不能補簽，會占用一定的課堂教學時間；③支持的題型有限，尤其是不能支持主觀題；④教師需要的互動數(shù)據(jù)不能自動保存，需要手動導出。

根據(jù)以上使用經(jīng)驗，筆者認為，要開發(fā)出符合川大課堂教學特色的手機互動APP，必須做到：①軟件不限載體，課前無需編輯；②實名簽到時，學生的姓名、學號在大屏幕上清晰可見，簽到成功有明顯提示，并且是后臺簽到，不占用上課時間；③客觀題支持單選、多選，并可限定答題時間；④支持主觀題作答；⑤教師需要的互動數(shù)據(jù)自動保存；⑥學生端互動記錄清晰留痕；⑦教室內(nèi)網(wǎng)絡環(huán)境采用無線局域網(wǎng)消除師生間互動消耗流量的顧慮，同時確保數(shù)據(jù)通信流暢。

2.系統(tǒng)組成

“愛課堂”手機互動系統(tǒng)，從軟件系統(tǒng)的組成上包括三個部分：移動端（APP）、教室電腦端和云平臺。移動端（APP）和教室電腦端是服務于師生教學的主要載體，云平臺用于支撐系統(tǒng)的運行和教學大數(shù)據(jù)的集中存儲、共享、分析和決策。

（1）教室電腦端

教室電腦預置“愛課堂”軟件，為了消除技術門檻，軟件不依賴任何載體，采用屏幕截圖的方式，支持任意形式的課件。不改變教師原有的授課習慣和模式，節(jié)省教師備課時間。

（2）學生端APP

學生端是一款原生開發(fā)的APP，學生的自帶設備既是主要的學習終端，也是“愛課堂”課堂互動功能的核心載體，所以通過“愛課堂”，改變了手機在課堂中的地位，使其成為了學生學習的利器，也真正實現(xiàn)了BYOD的常態(tài)化應用。學生通過“愛課堂”APP實現(xiàn)一鍵簽到、接收教學資料、課堂答題、彈幕提問等互動功能，通過高頻率的互動時刻維持大腦的興奮度，提高課堂積極性和參與度，提升課堂教學質(zhì)量。依托云平臺，實現(xiàn)課前預習檢測、課中實時互動、課后鞏固提高等功能。

（3）云平臺

學校自建云平臺，具有完全的數(shù)據(jù)擁有權和使用權，一方面保障數(shù)據(jù)的安全性和保護師生的知識產(chǎn)權，另一方面為學校建立大數(shù)據(jù)中心，后期的數(shù)據(jù)深度挖掘、分析、決策打下堅實基礎。

3.系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用2層+3層混合網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)（如圖1），在課堂教學環(huán)境中，采用三級架構(gòu)，學生端APP與教室電腦端形成局域網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)在教室內(nèi)傳播，因此可以做到高性能低延遲，并不會增大核心網(wǎng)絡的負載。教室電腦端與云服務器通信，可以集中下載教學數(shù)據(jù)并上傳互動結(jié)果數(shù)據(jù)，避免了學生分別下載、上傳數(shù)據(jù)對核心網(wǎng)絡和服務器的壓力。在課堂外，采用二級架構(gòu)，教師終端和學生終端通過校園網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)直接與云平臺通信，實現(xiàn)了隨時隨地學習互動。

如上頁圖2所示的雙網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢在于在確保全校師生大規(guī)模使用手機互動系統(tǒng)進行教學的前提下，對網(wǎng)絡和服務等設備性能提出了最低的要求，降低了系統(tǒng)建設的門檻。

4.功能特征

“愛課堂”實現(xiàn)了課堂教學的全過程支持，并完成課程的全維度數(shù)據(jù)記錄。采用教室電腦端與云平臺相結(jié)合的方式連通綜合教務系統(tǒng)，除了提供教學數(shù)據(jù)的中心存儲以外，通過一鍵簽到，學生的出勤缺課一目了然；利用隨堂測試，教師對自己的課堂教學了然于胸；隨時發(fā)起的彈幕提問，學生的疑問靈感隨時吐槽；挑人搶答，不但活躍課堂氣氛，更能體現(xiàn)互動公平；資料下發(fā)，方便教師將與知識點相關的拓展資料一鍵下發(fā)到學生手機端，課后隨時隨地查看；分組模式助力小組研討，深入開展協(xié)作探究。

云平臺具有完整的教務管理（數(shù)據(jù)）模塊、知識結(jié)構(gòu)管理、教學資源庫、學習社區(qū)，最重要的是具有強大的數(shù)據(jù)分析功能，能針對各種數(shù)據(jù)進行分析并提供分析結(jié)果，如整個學期完整的數(shù)據(jù)報表、分課時統(tǒng)計學生答題情況、按題目統(tǒng)計學生答題情況、課程教學質(zhì)量統(tǒng)計、學生學情分析、管理員身份查看教室簽到情況、管理員身份查看課程互動情況排行等。

課堂教學應用情況

1.普遍應用模式

手機互動系統(tǒng)實現(xiàn)了“課前—課中—課后”為一體的移動互動教學（如圖3），并初步實現(xiàn)了“數(shù)據(jù)收集—分析預測—教學決策”的精準化教學模型。一鍵簽到、挑人搶答、彈幕提問等功能實現(xiàn)師生即時互動；隨堂測試、打分等功能服務全過程學業(yè)評價；團隊合作答題，分組排行展示功能助力小組研討；二次簽到、課前預習和課后作業(yè)發(fā)布等功能，確保學生學習成效。

具體應用模式為：課前，教師可以在云平臺布置預習資料或前測試題，通過學生的提交率和答題正確率來檢測預測情況，并決定教學的起點和課堂授課的重點；課中，學生利用“愛課堂”通過簽到、隨堂測試、提問搶答、分組學習等方式與教師實時互動，教師通過學生到課率、參與度和答題正確率來檢驗授課成效，并能實時調(diào)整授課進度，修訂教學方案；課后，教師通過云平臺布置課后復習資料和后測試題，及時鞏固，通過學生的提交率和答題正確率檢測教學效果，同時發(fā)現(xiàn)教學中的盲區(qū)。最重要的是，每個階段產(chǎn)生的分數(shù)都會按比例計入學生的平時成績，為學生的全過程學業(yè)評價提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.典型應用案例

目前，四川大學已經(jīng)建成手機互動教室291間，占學校教室總數(shù)的60%，越來越多的教師愿意嘗試，善于使用，也進一步深度開發(fā)出了各具學科特色的教學方法。

①循循善誘，自主探索?！秳?chuàng)業(yè)管理》課堂上教師首先通過“彈幕”引導學生思考“何為商機”，了解學生對概念的初步印象，再通過案例選擇題的方式，讓學生判斷不同情境下“商機”的可能性，學生答題情況展示在屏幕上，教師有針對性地選擇不同答題選項的學生進行深入討論，從而引導學生一步一步接近“商機”的學術定義。

②合作探究，搶權發(fā)言。《貨幣經(jīng)融學》的課堂多半是“講授+研討”，教師首先講授新課20分鐘，緊接著給出討論主題下發(fā)到學生手機端，學生分組討論，10分鐘后，利用搶答功能邀請優(yōu)先搶到發(fā)言權的3個組上臺表述觀點，最后教師進行總結(jié)性點評。

③多元化考核，平時成績量化?！稛o機材料物理化學》的授課教師堅持一個學期80%以上的課時使用手機互動APP，突出過程性評價，平時成績有據(jù)可依。例如，講授硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)時，首先知識回顧，引入新課。通過單選題回顧Si的結(jié)構(gòu)，緊跟著讓學生繪出Si的晶體結(jié)構(gòu)，答案拍照上傳，隨機選擇4名學生的作品同屏展示。接著新課講授，知識強化。學習完硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，分別通過單選題、挑人和搶答的方式一步一步引導學生深入思考。最后下發(fā)一篇相關論文作為課后拓展學習資料。

④階段性小測，診斷教學效果?！断到y(tǒng)解剖學》利用手機互動APP進行階段性小測，課前在云平臺按知識點創(chuàng)建題庫，抽取10道難易均衡的客觀題用于章節(jié)測試，生成試卷并發(fā)布。課中實名制簽到后，下發(fā)整套試卷到學生手機端，學生在自己手機上作答，10分鐘倒計時結(jié)束，得分同步回傳到學生手機端，答題結(jié)果以柱狀圖形式呈現(xiàn)，教師有針對性講解出錯率高的題目，并對相關知識點重新梳理。

3.應用效果分析

為了更好地了解“愛課堂”在教學中的使用效果，我們隨機抽取了148名學生進行問卷調(diào)查。客觀數(shù)據(jù)顯示，90%的學生表示愿意接受“手機進課堂”輔助課堂教學，85%的學生表示愿意接受這種互動教學方式，75%的學生認為“愛課堂”的應用增強其對課堂的參與感和積極性，89%的學生覺得“愛課堂”促進課堂師生互動的公平性。主觀反饋集中在三個方面：①督促自主學習。很好地避免了偷懶翹課情況的發(fā)生，對自控能力較差的學生起到了很好的督促作用，對于課程需要花更多的時間預習和復習，這種相對新穎的教學和學習方式幫助了自己順利通過考試。②檢驗學習成效。課堂做題可以很有效地檢驗當堂課的學習效果，當場在大屏上就能知道有沒有做錯。③提高課堂注意力。提高大家上課的注意力，隨機點人回答問題的時候，學生的精神都高度集中，在短時間內(nèi)必須靠自己想出答案，所以不論回答得怎么樣，都是對自己思維的鍛煉，重要的不是答案而是思維的方式。

“愛課堂”的使用，在促進課堂師生互動的公平性、督促學生自主學習、提高課堂注意力和檢驗學習成效方面得到了學生的認可。

總結(jié)

“手機互動教室”作為四川大學“雙創(chuàng)”智慧教學環(huán)境建設工程的一分子，營造了一種數(shù)字化、個性化和智能化的教學輔助環(huán)境，為教師提供完整的、系統(tǒng)化的教學服務，為學生提供更多參與課堂互動的機會，使學習方式由“單向傳播”轉(zhuǎn)向“雙向互動”，更好地支持了 1∶1數(shù)字化課堂教學應用，助力四川大學課堂革命。預計2019年四川大學手機互動教室將實現(xiàn)全覆蓋，為下一步大數(shù)據(jù)分析和精準化教學做好前期儲備。

參考文獻：

[1]徐樂，宋靈青，邸妙詞，等.一對一數(shù)字化學習研究[J].中國電化教育，2014（5）.

[2]黎加厚，王竹立.最終改變課堂的或許是手機——關于學生自帶設備進課堂的討論[J].中國信息技術教育，2015（20）.